DE1421710B2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formwalzen von dünnen und
schmalen Bändern mit gleichförmigem Querschnitt aus leicht entglasbarcm oder thermisch kristallisierbarem
Glas oder glasartigem Material mit einer extrem niedrigen Viskosität in geschmolzenem Zustand
und der Neigung, unerwünschte Kristalle und Wulstränder im fertiggestellten Band zu bilden.
Aus der USA.-Patentschrift 1 413 766 und aus der deutschen Patentschrift 70 228 sind Verfahren und
Vorrichtungen bekannt, um schmelzflüssige Materialien mit einer zur Aufrechterhaltung eines Glasvorrates
minimaler Tiefe vor einer Bandformungsstelle ausreichenden Geschwindigkeit zuzuführen und
kontinuierlich abzuziehen. Bei Vorrichtungen bekannter Art ist die Bandformungsstelle aus zusammenwirkenden,
parallelen und zylindrischen Walzen gebildet, welche geschlossene, Kanäle bildende Rillen
im Außenumfang wenigstens einer Walze an der Eingriffstelle aufweisen. Durch diese Walzen wird
das durch die Eingabe zugeführte Material in Bandform nach unten abgezogen.
Beim Walzen von Glasschmelzen niedriger Viskosität, beispielsweise beim Walzen von leicht entglasbaren
oder thermisch kristallisierbaren, niedrige Viskosität aufweisenden Bariumtitanat-Gläsern treten
besondere Probleme auf, die für jedes dieser Gläser anders geartet sind. Die Glasschmelzen niedriger
Viskosität weisen extrem hohe Oberflächenspannung auf und haben die Neigung, Tropfen zu bilden und
von der Abgabeöffnung abzutropfen. Infolgedessen ist es außerordentlich schwierig, einen kontinuierlichen
Schmelzstrom bis zur Eingriffsstelle der Walzen mit der erforderlichen, vergleichsweise niedrigen
Strömungsgeschwindigkeit zuzuführen. Außerdem hat sich herausgestellt, daß in Anbetracht der außerordentlich
leichten Entglasbarkeit das Ausmaß und die Dauer der Berührung des Glases mit der Oberfläche
der Walzen vor dem Eintritt in die Eingriffsstelle auf einem Minimum gehalten werden muß und
daß die gesamten Außenflächen, einschließlich der Vorderfläche, Rückfläche und der Seitenkantenteile
des durch die Walzen laufenden Bandes im wesentlichen sofort gekühlt werden müssen, um eine
unerwünschte Entglasung oder Vorkristallisation zu vermeiden. Außerdem ist das gleichzeitige Absetzen
der gesamten äußeren Oberflächenteile einschließlich der seitlichen Kantenteile des Bandes bei dessen
Durchgang durch den Eingriff der zusammenwirkenden Walzen erforderlich, damit sich kein Wulstrand
bilden kann, der sich sonst infolge der durch diese Kantenteile zurückgehaltenen Eigenwärme bildet. Mit
Verfahren und Vorrichtungen bekannter Art war es bislang unmöglich, die beim Abziehen von Glasschmelzen
niedriger Viskosität auftretenden Probleme der genannten Art zu beseitigen.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Formwalzen von dünnen und schmalen Bändern mit gleichförmigem Querschnitt aus leicht
entglasbarem oder thermisch kristallisierbarem Glas oder glasartigem Material mit einer extrem niedrigen
Viskosität in geschmolzenem Zustand und der Neigung, unerwünschte Kristalle und Wulstränder im
fertiggestellten Band zu bilden, zu schaffen, durch welche die Schmelzen niedriger Viskosität, beispielsweise
einer Viskosität von unter 10 Poises am Walzenzuführungsbereich, kontinuierlich zugeführt werden
können, um extrem dünne Bänder mit einer Stärke von beispielsweise in der Größenordnung zwischen
0,025 und 0,25 mm zu fertigen.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Formwalzen dadurch gelöst, daß das geschmolzene Material
längs einer drahtähnlichen Führung der Eingriffsstelle der Walzen zugeführt und das Material über
die drahtähnliche Führung zur Unterstützung der Steuerung der Zulaufmenge und der Gleichförmigkeit
veränderlich beheizt wird und das Material in an sich bekannter Weise zu einem eine minimale Tiefe aufweisenden
Vorrat direkt an der Eingriffsstelle der Walzen zur Verminderung der Berührung mit den
Walzenoberflächen aufgestaut wird, bevor es durch die an der Eingriffsstelle der Walzen gebildeten und
seitlich geschlossenen Öffnungen hindurchgezogen wird, wodurch die unerwünschte Kristallisation des
geschmolzenen Materials verhindert wird, und daß zum gleichzeitigen und allseitigen Verfestigen des
Bandes, einschließlich der Ränder und somit zur Verhinderung der Wulstbildung an den Rändern die
Umdrehungsgeschwindigkeit und der Grad der Kühlung der Walzen gesteuert werden.
Vorteilhafterweise wird das Verfahren so durchgeführt, daß das geschmolzene Material vor der
Bandformungsstelle auf einer Viskosität zwischen 0,3 und 10 Poises gehalten wird. Zweckmäßigerweise
wird dabei die Bandbildungsgeschwindigkeit auf 18 bis 30 m pro Minute gehalten.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung ist mit einer Zuführung
für schmelzflüssiges Glas niederer Viskosität mit einer geeigneten Abgabeöffnung und mit zwei
parallelen, zusammenarbeitenden Walzen versehen, die neben der Abgabeöffnung zur Aufnahme des
schmelzflüssigen Glases angeordnet sind und die einander ergänzende Umfangsnuten aufweisen, die
eine oder mehrere seitlich geschlossene Durchlässe an der Eingriffsstelle der Walzen zur Aufnahme des
geschmolzenen Materials bilden, wobei die zur Lösung der Aufgabe dienende Anordnung so getroffen
ist, daß die Zuführung ein drahtähnliches Führungsteil ist, das mit einer elektrischen Heizung
zur Führung des geschmolzenen Materials mit einem ( vorherbestimmten und gesteuerten, jedoch veränderlichen
Betrag von der Abgabeöffnung zur Eingriffsstelle der Walzen versehen ist, wo die Zuführung
einen Vorrat minimaler Tiefe bildet, und daß die Nuten abgerundete Ecken oder Bogenflächen
zur Verminderung des kritischen Punktes der Zuführmenge des geschmolzenen Materials aufweisen.
Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Materialeingabe so ausgebildet, daß das Führungsteil
aus Platin oder einer Platin-Rhodiummischung hergestellt und U-förmig gebogen ist.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen erläutert. Diese zeigt in
F i g. 1 eine teilweise im Schnitt gezeichnete Seitenansicht einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
zur Wiedergabe der Zuführung eines kontinuierlichen Stromes von niedrige Viskosität aufweisenden,
geschmolzenen Materials, z. B. Glas, zur Eingriffsstelle eines Paares zusammenwirkender
Walzen und die Bildung eines Bandes; und in
F i g. 2 eine Draufsicht auf ein Paar zusammenwirkender Walzen gemäß der vorliegenden Erfindung.
Nach den Zeichnungen und insbesondere nach
3 4
Fig. 1 weist ein Paar zusammenwirkender Walzen herzustellenden Bandes. Die Kantenteile oder äuße-10,
10' ein Paar von komplementären Umfangs- ren Ränder e, e' der Walzen 10,10' werden während
rillen a, a' auf, die hinsichtlich der Tiefe zur besseren des Walzvorganges im wesentlichen in kontinuier-Deutlichkeit
wesentlich übertrieben gezeichnet sind lichem Walzeingriff gehalten, und das aus dem Vorrat
und an der Eingriffsstelle der Walzen eine Öffnung 5 15 kommende, geschmolzene glasartige Material wird
oder einen seitlich geschlossenen Kanal 11a bilden, allein durch die von den gewünschten Rillenteilen
wie man auch aus F i g. 2 erkennt. Geschmolzenes gebildeten Öffnungen gerichtet.
Glas oder sonstiges glasartiges Material 12 mit nied- Die Rille b in der Walze 10 besitzt ähnliche wie
Glas oder sonstiges glasartiges Material 12 mit nied- Die Rille b in der Walze 10 besitzt ähnliche wie
riger Viskosität wird aus einer Öffnung 14 eines ge- die Rillen α und d gerundete Ränder. Jedoch besitzt
eigneten Schmelz- und Läuterungsofens, der der io unähnlich den Rillen α und d die Rille b keine zuEinfachheit
halber weggelassen ist, auf eine Draht- sammenwirkende, komplementäre Rille in der Walze
führung 13 zugeführt. Das geschmolzene Glas 12 10', sondern wirkt mit dem Teil e' am Außenumfang
strömt längs der Drahtführung 13 in kontinuierlichem der Walze 10' unter kontinuierlicher Bildung einer
Strom zu einer Stelle unmittelbar oberhalb der Ein- Öffnung oder eines seitlich begrenzten Kanals 11 b
griffsstelle 11 der zusammenwirkenden Walzen 10, 15 zusammen. Die Rille b wird infolgedessen eine Tiefe
10', wo sich ein Vorrat 15 aus dem Schmelzgut bildet. von im wesentlichen der gewünschten Tiefe des
Die Führung 13 kann die Form einer U-förmig ge- herzustellenden Bandes aufweisen. Beim Walzen mit
bogenen Schlaufe haben, welche in erwünschter einer einzigen Rille, d. h. ohne zusätzliche oder
Weise, beispielsweise mittels elektrischem Strom, Komplementärrille in der gegenüberliegenden Walze
erhitzt wird, um die Strömung des niedrige Viskosität 20 ist es wünschenswert, die Rille mit gerundeten
aufweisenden Glases od. dgl. in einem kontinuier- Rändern wie bei den Rillen a, b und d nach F i g. 2
liehen Strom längs dieser Führung zu erleichtern zu versehen. Findet eine einzige Rille Verwen-
und die Entglasung des Materials auf diesem Wege dung, die wie die Rille c nach Fig. 2 eckige
zu verhindern. Die Walzen 10,10' laufen kontinuier- Ränder aufweist, dann neigt das Band dazu, sich
lieh in Richtung der aus F i g. 1 ersichtlichen 25 in der Rille festzusetzen und um die Walze her-Pfeile
um, ziehen das geschmolzene Material von umzulaufen,
dem Vorrat 15 und führen es durch den seitlich Im Betrieb wird das geschmolzene, niedrige Visgeschlossenen
Kanal oder die sich kontinuierlich kosität aufweisende Glas aus einem Schmelz- und
bildende Öffnung 11a hindurch, wobei Vorder-, Raffinierungsbereich zu der Drahtführung 13 geführt.
Rück- und Seitenteile unter Bildung eines Ban- 30 Die Drahtführung 13, die aus einem Platin- oder
des 16 von verbesserter Querschnittsgleichför- Platin-Rhodiumlegierungsdraht besteht, wird so weit
migkeit Lm wesentlichen gleichzeitig verfestigt erhitzt, daß das niedrige Viskosität aufweisende Glas
werden. auf seinem Weg zum Vorrat 15 in geschmolzenem
Nach F i g. 2 weisen die zusammenwirkenden Zustand gehalten wird. Der sich an der Eingriffsstelle
Walzen 10,10' eine Vielzahl komplementärer Rillen 35 der Walzen 10, 10' bildende Vorrat 15 wird auf
a, a', c, c' und d, d' auf, so daß eine Vielzahl von minimaler Tiefe gehalten, um Ausmaß und Dauer
Bändern verschiedener Dicke und Breite auf einem der Berührung des geschmolzenen Glases mit den
Walzensatz dadurch hergestellt werden kann, daß Walzenoberflächen vor dem Durchgang des Glases
man den zugeführten Schmelzgutstrom auf einen durch die Eingriffsstelle auf einem Minimum zu
vorgewählten Bereich an der Eingriffsstelle der Wal- 40 halten und damit die Entglasung auf diesen Walzenzen
richtet. Man kann nicht nur die Breite und Tiefe Oberflächenteilen zu verhindern. Die Walzen 10,10',
der verschiedenen Rillen variieren, sondern auch ihre die durch Wasser gekühlt werden, um eine konstante
Querschnittsform. Die Rillen a, d und d, d' weisen Walzentemperatur aufrechtzuerhalten, werden mit
beispielsweise gerundete Kanten oder bogenförmige einer vorbestimmten Geschwindigkeit in Umlauf
Teile auf, wobei die Rillen a, a' etwas breiter als die 45 gesetzt, um das geschmolzene Glas vom Vorrat 15
Rillen d, d' sind. Die Rillen c, c' haben nach dem abzuziehen und es durch die sich kontinuierlich
Ausführungsbeispiel eckige Seitenkanten. Es hat sich bildende Öffnung oder den seitlich begrenzten Kanal
jedoch herausgestellt, daß solche eckig begrenzten hindurchzuführen, der durch die zusammenwirkenden
Rillen eine außerordentlich saubere Regelung des Rillen mit einer Geschwindigkeit gebildet wird, die
Schmelzgutstromes voraussetzen, da die Wulstränder, 50 ausreicht, um alle Oberflächenteile des Bandes im
die bei den üblichen, nicht gerillten Walzen sonst wesentlichen gleichmäßig zu kühlen und abzusetzen
entstehen, sich nur dann nicht bilden, wenn diese und dadurch eine Wulstrandbildung und Entglasung
eckigen Kanten vollständig ausgefüllt sind. Bei ge- an den Rändern zu verhindern und somit ein Band
rundeten Rändern ist die Ziehgeschwindigkeit nicht mit verbesserter Querschnittsgleichmäßigkeit zu
so kritisch, wie man erwarten möchte, da die gerun- 55 erzeugen. Versucht man, die Walzen mit der gedeten
Randteile solcher Rillen die Seitenränder des wünschten niedrigen Strömungsgeschwindigkeit mit
Bandes unter Beseitigung der Wulstbildung gleich- einem leicht entglasbaren, niedrige Viskosität aufmäßig
abkühlen, selbst wenn die Rillen nicht gleich- weisenden, geschmolzenen glasartigen Material mit
mäßig gefüllt sind. vergleichsweise hoher Oberflächenspannung ohne
Verwendet man zusammenwirkende oder komple- 60 Verwendung der Drahtführung zu beaufschlagen,
mentäre Rillen, beispielsweise die Rillen a, d, c, c' dann stellt sich heraus, daß man nicht nur keinen
und d, d', dann ist jeder der zusammenwirkenden kontinuierlichen Strom wegen der hohen Ober-Rillen
auf eine Tiefe von annähernd der Hälfte der flächenspannung des Glases erzielen kann, weil dieses
gewünschten Stärke des herzustellenden Bandes aus- in Tropfen anfällt, sondern diese Tropfen wegen der
gefräst. Infolgedessen haben die sich ergebenden 65 hohen Entglasungsgeschwindigkeit auch die Neigung
kontinuierlich arbeitenden öffnungen oder seitlich besitzen, vor Erreichen des in der Eingriffsstelle der
geschlossenen Kanäle 11a, lic und Ud jeweils eine Walzen vorliegenden Vorrates zu entglasen. Es zeigt
Tiefe von annähernd der gewünschten Dicke des sich ferner, daß beim Formen dieses Materials durch
übliche, glatte Oberflächen aufweisende Walzen zu einem Band die Ränder des Bandes nicht entsprechend
gekühlt und abgesetzt werden und infolgedessen nicht nur die Kanten die Neigung haben zu
entglasen, sondern infolge der hohen Oberflächenspannung nach dem Verlassen der Walzen Wulstränder
entstehen. Obwohl eine vergleichsweise niedrige Strömungsgeschwindigkeit zur Herstellung sehr
dünner Bänder erforderlich ist, hängt die Strömungsgeschwindigkeit selbstverständlich von der Breite
und Dicke des hergestellten Bandes ab. Beispielsweise reicht bei der Herstellung eines Bandes mit einer
Dicke von etwa 0,075 mm und einer Breite von etwa 3 mm eine Strömungsgeschwindigkeit von etwa
1000 g pro Stunde aus, während bei der Herstellung eines Bandes mit einer Dicke von etwa 0,25 mm und
einer Breite von etwa 19 mm eine Strömungsgeschwindigkeit von etwa 38 kg pro Stunde erforderlich
ist. Die Geschwindigkeit, mit der ein solches Band gewalzt wird, ist jedoch auf einen wirksamen
Arbeitsbereich zwischen 20 und 35 m pro Minute beschränkt. Niedrigere Walzgeschwindigkeiten führen
zu einer zerquetschten Bandmitte, während bei höheren Walzgeschwindigkeiten die Bänder die Walze
in einem extrem weichen und manchmal noch flüssigen Zustand verlassen.
Das folgende besondere Ausführungsbeispiel für die Erfindung ist selbstverständlich nur ein Illustrationsbeispiel,
um dem Fachmann das Prinzip der Erfindung näher zu erläutern. Ein eine außerordentlieh
niedrige Viskosität aufweisendes und leicht entglasbares Bariumtitanatglas mit einer vergleichsweise
hohen Oberflächenspannung wurde auf eine elektrisch beheizte Platindrahtführung mit einer Geschwindigkeit
von etwa 1000 g pro Stunde zugeführt. Die Führung wurde auf eine Temperatur von etwa
1350° C erhitzt und ein kontinuierlicher Strom des geschmolzenen Bariumtitanatglases mit einer Viskosität
von etwa V2 Poises zu einem minimal tiefen Vorrat an einem vorgewählten Bereich zwischen
einem Paar zusammenwirkender, wassergekühlter Walzen unmittelbar oberhalb der Eingriffsstelle zugeführt.
Die Walzen waren mit einem Paar komplementärer Umfangsrillen von im wesentlichen der
gleichen Tiefe versehen, so daß eine seitlich geschlossene öffnung oder ein Kanal mit einer Breite
von etwa 3 mm und einer Dicke von etwa 0,075 mm entstand. Die Walzen wurden unter Walzkontakt
ihrer Außenränder mit einer Geschwindigkeit in Umlauf versetzt, die ausreichte, um kontinuierlich
ein Band mit einer Breite von etwa 3 mm und einer Stärke von etwa 0,075 mm mit einer Geschwindigkeit
von etwa 24 m pro Minute zu erzeugen. Da das geschmolzene, zur Herstellung des Bandes verwendete
Glas vom Vorrat nur durch den sich kontinuierlieh bildenden, seitlich geschlossenen Kanal abgezogen
wurde, wurden Vorder-, Rück- und Randteile des Bandes im wesentlichen gleichzeitig beim
Durchgang des Bandes durch die Walzen gekühlt und abgesetzt. Infolgedessen hatte das derart hergestellte
Band eine verbesserte Homogenität und einen gleichmäßigeren Querschnitt, da ein solches
gleichmäßiges Kühlen eine zufällige Entglasung und die Bildung von Wulsträndern, die sonst beim
üblichen kontinuierlichen Oberflächenkontaktwalzen unvermeidlich sind, verhindert wurden.
Claims (5)
1. Verfahren zum -Formwalzen von dünnen und schmalen Bändern mit gleichförmigem Querschnitt
aus leicht entglasbarem oder thermisch kristallisierbarem Glas oder glasartigem Material
mit einer extrem niedrigen Viskosität in geschmolzenem Zustand und der Neigung, unerwünschte
Kristalle und Wulstränder im fertiggestellten Band zu bilden, wobei das geschmolzene Material
in einer bestimmten Menge vertikal nach unten aufgegeben wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das geschmolzene Material längs einer drahtähnlichen Führung der Eingriffsstelle der
Walzen zugeführt und das Material über die drahtähnliche Führung zur Unterstützung der
Steuerung der Zulaufmenge und der Gleichförmigkeit veränderlich beheizt wird und das
Material in an sich bekannter Weise zu einem eine minimale Tiefe aufweisenden Vorrat direkt
an der Eingriffsstelle der Walzen zur Verminderung der Berührung mit den Walzenoberflächen
aufgestaut wird, bevor es durch die an der Eingriffsstelle der Walzen gebildeten und seitlich
geschlossenen öffnungen hindurchgezogen wird, wodurch die unerwünschte Kristallisation des
geschmolzenen Materials verhindert wird, und daß zum gleichzeitigen und allseitigen Verfestigen
des Bandes, einschließlich der Ränder und somit zur Verhinderung der Wulstbildung an den Rändern
die Umdrehungsgeschwindigkeit und der Grad der Kühlung der Walzen gesteuert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Material
vor der Bandformungsstelle auf einer Viskosität zwischen 0,3 und 10 Poises gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandbildungsgeschwindigkeit
auf 18 bis 30 m pro Minute gehalten wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche
mit einer Zuführung für schmelzflüssiges Glas niederer Viskosität mit einer geeigneten Abgabeöffnung
und mit zwei parallelen, zusammenarbeitenden Walzen, die neben der Abgabeöffnung
zur Aufnahme des schmelzflüssigen Glases angeordnet sind und die einander ergänzende Umfangsnuten
aufweisen, die eine oder mehrere seitlich geschlossene Durchlässe an der Eingriffsstelle der Walzen zur Aufnahme des geschmolzenen
Materials bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung ein drahtähnliches Führungsteil
(13) ist, das mit einer elektrischen Heizung zur Führung des geschmolzenen Materials mit
einem vorherbestimmten und gesteuerten, jedoch veränderlichen Betrag von der Abgabeöffnung
zur Eingriffsstelle der Walzen versehen ist, wo die Zuführung einen Vorrat minimaler Tiefe
bildet, und daß die Nuten (10 a, a'\ b, b') abgerundete Ecken oder Bogenflächen zur Verminderung
des kritischen Punktes der Zufuhrmenge des geschmolzenen Materials aufweisen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (13) aus
Platin oder einer Platin-Rhodiummischung hergestellt und U-förmig gebogen ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 |